石墨的特征

石墨的化学成分为碳(C)。天然产出的石墨很少是纯洁的，常含有10%～20%的杂质，包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨矿藏呈铁黑、钢灰色，条痕亮光黑色；金属光泽，隐晶集合体光泽暗淡，不透明；解理{0001}完全，硬度具异向性，垂直解理面为3～5，平行解理面为1～2；质软，密度为2.09～2.23g/cm3，有滑腻感，易污染手指。矿藏薄片在透射光下一般不透明，极薄片能透光，呈嫩绿灰色，一轴晶，折射率1.93～2.07，在反射光下呈浅棕灰色，反射多色性显着，Ro灰色带棕，Re深蓝灰色，反射率Ro23(红)，Re5.5(红)，反射色、双反射均显着，非均质性强，偏光色为稻草黄色。石墨属复六方双锥晶类，沿{0001}呈六方板状晶体，常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱，但无缺晶形罕见，一般呈鳞片状或板状，集合体呈细密块状、土状或球状。

石墨晶体具典型的层状结构，碳原子摆放成六方网状层，面网结点上的碳原子相对于上下邻层网格的中心。重复层状为2的是石墨2H多型，属六方晶系，即一般所指的石墨；若重复层状为3的则为石墨3R多型，属三方晶系，但在天然石墨结构中不能单独分离出来。在石墨晶体结构中，层内碳原子的配位数为3，具共价金属键，间隔0.142nm，层与层间以分子键相连，间隔为0.340nm，此种特别的晶体结构和化学键性使石墨具有一些特别的工艺功用。

由于碳原子在石墨结晶格子的原子层中摆放紧密，热振动困难，因而石墨身手高温并具特别的热功用。石墨的熔点为3850℃，沸点为4250℃，吸热量6.9036×107J/kg，经高温电弧灼烧重量丢掉极小，在2500℃时其强度比常温时跋涉1倍，热膨胀系数小(1.2×10-6)，温度突变时其体积改变不大。由于石墨晶体中存在简略活动的电子，因而其导电、导热功用不亚于金属。但随温度升高，导热系数反而减少，在极高温度下趋于不导热情况。石墨的化学稳定性好，不受酸、碱及有机溶剂的腐蚀。石墨的润滑功用类似于二硫化钼和四氟化烯，摩擦系数在润滑介质中小于0.1，尤以鳞片状石墨的润滑性更好。此外，石墨还具涂敷性和可塑性，将其涂敷在固体物体表面，可构成薄膜强健粘附而起保护固体作用，并可制成任何凌乱形状的制品。